为什么一个老案子会引起这么多关注？

原因之一当然是5G标准的重要性。信道编码是5G通信标准的重要组成部分之一，对芯片复杂度、终端成本、功耗和专利成本有很大影响。因此，所有公司对此都非常重视，这涉及到5G商业化后的专利费用问题。而且，掌握5G标准的主导权，对相关行业的发展也有重要意义。

一、5G编码方案简介

在3GPP建立5G标准的过程中，引入了三种编码方式，即Turbo码、LDPC码和Polar码。三个代码的基本信息如下：

Turbo code: 3G和4G标准均采用Turbo code。Turbo码最初由法国人克劳德贝鲁发明，但最终采用了3G标准中休斯网络系统主导的方案(该专利后来被LG收购)。4G沿用3G的编码方式。通过在3G和4G的应用，Turbo码技术已经非常成熟。然而，面对5G的高性能，尤其是高速的要求，Turbo码开始显得力不从心。LDPC:它是麻省理工学院教授罗伯特加拉格尔在1963年的博士论文中发明的，基本专利已经过期。LDPC在20世纪90年代被麦凯重新发现，随后学术界和工业界进行了深入的研究，其技术非常成熟，专利分散。近二十年来，在深空探测、星地数字电视、WiFi、HDD、SSD存储系统等方面得到了广泛应用。不同的设计优化可以满足不同的需求。极码：这是近年来学术界的一颗新星。它是由土耳其的埃尔达尔阿里坎教授于2008年发明的。这是近年来信息论学术界继LDPC之后最大的突破。包括华为在内的大公司也研究过Polar码。最终，华为选择了Polar方案进行5G编码。本报记者从联想集团了解到，联想生产并拥有40多项专利，是因为摩托罗拉移动(以下简称摩托罗拉)对LDPC做了大量研究。通过与谷歌的协议，联想获得了这些专利的保护，包括标准基本专利(SEP)。但是联想(包括摩托罗拉)没有任何极地代码专利。

二、5G编码标准投票始末

1.在讲投票之前，先来了解下3GPP的工作流程。

据了解，3GPP RAN1工作组负责无线接入网络的物理层设计，包括信道编码。RAN1有一名主席和两三名副主席。理论上，董事长应该公正公平，权衡各方利益，最终综合各公司方案达成共识，推动标准化进程顺利进行。讨论将由RAN1的主席或副主席主持(特殊情况下，主席将指定一名参与者)。

在工作组的每次会议上，每家公司都将提交自己的技术提案，作为对特定问题的贡献。由主席决定在会上阅读哪些手稿。在会场讨论的问题和方向上，主席有很强的领导作用。根据稿件和会场讨论情况，一个公司可以随时联合其他公司在会场提出提案(Way forward)，代表们现场讨论。根据会场情况，主席可以提议对一项提案进行正向或反向表决，也可以直接提问和几个选项，请在场代表当场表决。讨论只能从技术角度进行，公司往往需要对一个提案发表意见，当场表示支持或反对。所有的技术讨论，无论是签署提案进行批准(可以称之为正面表态)还是反对提案(可以称之为负面表态)，都只是表态，并不是3GPP的正式投票，虽然现在外界称之为“投票”。

2. 投票背景简介

据了解，技术讨论的投票结果并不根据支持或反对的公司数量做出最终决定。3GPP的工作模式是达成共识，甚至不需要所有公司对一个提案发表意见。提案通过的唯一要求是没有公司反对，而不是有多少公司同意。如果一个提案只有一家公司提出，没有公司反对，就通过。相反，如果一个公司反对一个提案，其他所有公司都会支持，按照3GPP的规定，这个提案是不会通过的。

所以公司为了通过自己的方案，往往会在会议现场修改自己的方案，与其他公司的方案合并，共同提出符合更多公司利益的新方案，以获得更多的支持，更重要的目的是减少对这个方案的反对。对会议上的提案感兴趣的公司将发表他们的观点。有些公司因为技术实力比较强，技术方案比较先进或全面，或者因为在3GPP中的影响力比较大，所以意见比较有说服力，他们的意见会受到更多公司的尊重；但是技术实力弱的公司，或者在这个领域完全没有技术的公司，没什么可说的，他们的意见也是微不足道的。单纯从一个提案的支持或反对人数(“支持票”或“反对票”)来判断，并不能说明问题，也没有关系。

么意义。而绝大多数公司，考虑到自己的形象和以后在3GPP里面的其他工作，也不会在一个提案获得了绝大多数公司的支持的时候，独自坚定地进行反对，以免引起众怒，让日后的工作变得被动。

华为的polar码主要贡献者万蕾博士曾经在2016年11月87次会后针对3GPP的流程也发过言。“参与其中，深刻理解这只是3GPP作为国际标准化组织为电信产业贡献的又一个5G特性，这里是业界众多公司的共同贡献。技术是没有国界的，3GPP之所以成功，就是归功于它的国际化，它的罗马论坛式的技术辩论是推动技术优化趋于完善的核心机制。NR信道编码机制LDPC+Polar的决策是5G标准的一个里程碑，进一步巩固了3GPP全球5G统一标准的地位，夯实了产业运营商、网络厂商、芯片和终端厂商各方共同合作的决心。衷心祝愿3GPP的全球化的民主精神源远流长。”

RAN1工作组一年有6至9次（甚至更多）会议。每次会议为期五天（周一到周五）， 会议进行时由主席实时更新并全程公开主席记录（chairman’s notes）。主席记录为会议正式文件，每天都上传到会场的内部网上（同时也对外网公开）。会议结束后上传本次会议的最终版本。

2016年RAN1主席是日本DOCOMO的Satoshi Nagata，但主持编码方案讨论的是Alcatel-Lucent的副主席Mathew Baker。此人是RAN1里最资深的人士之一，曾担任RAN1主席，在3GPP的经验非常丰富，可谓老谋深算。

3.第86次会议投票。

在3GPP进行5G标准化的进程中，关于信道编码方案最重要的决定，是在两次会议上分阶段作出的。

（1）先说2016年10月，在葡萄牙里斯本举办的86次会议。

5G系统包含了三种设计场景（eMBB、URLLC、mMTC），各自都需要数据信道和控制信道编码。里斯本86次会议只对eMBB（增强型移动宽带）场景下的数据信道编码进行了充分的讨论。在这次会上有三种数据信道的编码方案备选，分别是LDPC方案，Polar code方案，和LDPC+Turbo code的组合方案。每个方案都有多个公司支持。会议开始，随着技术方案的陈述和讨论，大家都提出了自己的提议。

根据3GPP的记录看，支持LDPC(R1-1610607)方案的阵容最为豪华。此提案由三星牵头（并非网上传说的高通），包括三星、高通、诺基亚、Intel 这样的通信技术强大的供应商，也包括SK、 KT、KDDI、 Verizon 等运营商。联想、摩托罗拉移动、阿朗-上海贝尔也在LDPC队伍里，一共有29 家公司共同签署了这个提案。

Polar 方案(R1-1610850) 由华为牵头，以中国公司（包括中兴、信威、普天、小米、OPPO、vivo、Coolpad、展讯等）为主体。其中在编码方面技术积累较深的公司有华为、 中兴、MediaTek。还包括了中国联通、中国电信，以及中国台湾的中华电信、德国电信等运营商。一共27家公司签署了此提案。中国移动并没有支持这个提案。

LDPC+Turbo(R1-1610604)组合方案，(数据信道编码)采用LDPC和Turbo code的组合。此提案签署的公司最少，由Ericsson、LG、NEC、Sony、Orange(法国电信)等7家公司联名签署，主要是日本和欧洲的企业。

上述这三个方案是最开始的原始方案。这是一次正向表决 ，即只记录对各个方案支持的公司。由于各个公司彼此互不相让，这次表决哪个提案也没有出线。

联想称，第一轮投票之所以支持LDPC方案，是出于对LDPC方案技术能力和成熟度的认可，以及专利方面的考虑，“摩托罗拉对LDPC进行了大量的研究，产生和拥有40多个专利。 通过和谷歌公司的协议，联想获得了这些专利的保护，其中包括标准基础专利(SEP) ”，“与Turbo和LDPC相比，Polar code显得不够成熟。在 5G 之前，还没有被商业系统采纳的先例。 ”

由于各个公司对三个提案意见各异相持不下，无法达成共识，第一次表决没有产生任何决定（agreement）。

这时，由中兴牵头提出了一个LDPC+Polar 的混合方案(R1-1610607)， 以数据信道数据块大小分为长码块和短码块，其中数据信道长码块用LDPC，数据信道短码块用Polar code。这是第一次提出长短码概念，之前并没有。自始至终，长码短码的概念仅限于数据信道，不适用于控制信道。

不过，中兴这个提案没有得到通过，但在主席的记录上并没有显示出有哪些公司反对。

此时，会议主席主动询问了各个公司的意向，是否愿意接受在数据信道里同时使用多种编码方式，是哪个编码方案或者哪些方案的组合。这只是主席对各个公司态度的一种试探，可视为一次意向性表态，没有正式的提案。

联想在内部调查报告列出：“爱立信、索尼、夏普、诺基亚、阿朗上海贝尔、三星、 英特尔、高通、 Verizon、 KT、 IITH、 IITM、 Fujitsu、KDDI、华为、联想、摩托罗拉移动都表示，数据信道只能使用一种编码方式，其中只有华为一家支持Polar code，而其他各家公司都支持 LDPC。 ”

联想称，出于对两种码的顾虑（手机芯片成本提高、耗电量增加，面临额外的专利费），联想对LDPC作为唯一编码方案进行了支持。

支持LDPC的企业没有变，但这个时候最初支持Polar码的公司发生了分化。包括华为终端在内的很多公司，都转而支持LDPC+Polar的混合方案，只有华为仍在坚持用Polar code作为数据信道编码的唯一方案。支持LDPC+Turbo混合方案的公司基本没有变化，只是此时爱立信已经改为支持LDPC唯一。

到目前为止的两次表态，并没有对数据信道编码做出最终决定。

此时，各家公司又分别进行了更多的技术陈述和讨论。通过讨论，LDPC的技术优势，特别是在数据信道长码上的优势，得到了更多公司的肯定。

会议主席随后又发起了第三次表决。华为看到Polar code作为数据信道的唯一编码方案得不到其他公司的支持，提出针对大小两种码块分别进行表决。在主席提出供表决的三个选项中，数据信道仅使用Polar code一种编码的方案已经被排除在外。这是一次反向表决，即对几个选项只记录那些反对的公司。

反对“数据信道长码用LDPC，数据信道短码用Polar”的公司有：英特尔、高通、LG、Nokia、ASG、MotorolaMobility。

由于每个提案都有很多公司反对，三个提案都无法原封不动地通过。按照3GPP的工作原则，会场主席可以把三个提案里的共同点（即无人反对的部分）作为最终决议决定下 来。由于在这次表决里，所有公司对LDPC用于数据信道长码均无异议，而对于数据信道短码的三种意见仍然相持不下，所以长码达成了决议 。会议同时也确认，针对其他场景（URLLC、mMTC）的编码方式，和eMBB控制信道编码方式，都留给后续会议解决。

87次会议

2016年11月份，3GPP在美国召开了RAN1#87会议（以下称87次会议），主要讨论的是5G数据信道短码方案以及5G控制信道方案。

在这次会议上，联想出于战略上的考虑，改变了对Polar code的看法，给予了华为Polar code方案全面支持。对华为Polar码用于数据信道短码，和Polar 码用于控制信道的方案，都投了赞成票。 华为两次发起关于数据信道短码的提案均有联想签署:

——eMBB数据信道使用两种编码方式。由于 86bis 会议已经决定将 LDPC 用于数据信道长码，这个提议实际要求数据信道短码使用 LDPC以外的 方式，即 Polar code。以华为为首的33家公司联署了这个提案，包括联想和 Motorola Mobility。 另有2家公司表示了支持(非联署)。

——eMBB数据信道短码使用Polar code。以华为为首的57家公司联署了这个提案，包括联想和MotorolaMobility。 不过，这两个提案都遭到了很多公司的反对。在主席记录里面没有显示哪些公司对第一个提案表示了反对，对第二个提案表示反对的公司有 Ericsson、高通、Nokia、阿朗-上海贝尔、三星、 LG、 ETRI、KT、Verizon、英特尔、Docomo、IMT、KDDI、NEC共14家。这时这些公司主要的反对意见是，如果在数据信道上同时使用两种不同的编码方式，在芯片里必须同时实现两种译码器，而导致芯片成本增加，功耗增大。由于这些公司的强烈反对，Polar作为数据信道短码已经没有可能。

虽然Polar作为数据信道短码已无可能，但根据3GPP规程，此时LDPC作为数据信道短码并没有自动得以通过。最终，LDPC拿下数据信道短码，是LDPC支持者和Polar支持者妥协的结果。

而在5G控制信道编码方案中，Polar方案优势较为明显。

最终，两次会议的结果是，5G数据信道编码采用 LDPC方案，5G控制信道编码采用Polar方案。

作者：重剑无锋
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